Como avanço da tecnologia foi necessário à criação de novos tipos de ligas metálicas que fossem capazes de trabalhar a altas temperaturas, mantendo bons níveis de estabilidade mecânica e química, como forma de suprir essa necessidade foram desenvolvidas as superligas metálicas. Ligas resistentes ao calor refere-se às ligas à base de ferro, níquel ou cobalto, um tipo de material metálico que pode trabalhar por muito tempo sob a ação de altas temperaturas acima de 600 ℃ e certo estresse; Tem boa resistência a altas temperaturas, resistência à oxidação, resistência à corrosão, desempenho à fadiga, resistência à fratura e outras propriedades abrangentes. A liga de alta temperatura é uma estrutura de austenita única e tem boa estabilidade e confiabilidade em várias temperaturas. Esse material foi produzido inicialmente para atender a indústria aeroespacial, mais especificamente para a produção de turbinas de aviões, pois a superliga desenvolvida apresenta boa estabilidade química, elevada resistência ao impacto e à abrasão, além de grande durabilidade quando submetido a altas temperaturas, as superligas também são amplamente utilizada na indústria do petróleo, química, na construção de navios entre outras.

O termo “superligas” descreve uma variedade de ligas metálicas a base de níquel, cobalto e ferro, desenvolvidos para aplicações que requerem boa estabilidade química e elevada resistência ao impacto, à abrasão, além de grande durabilidade quando submetido a altas temperaturas. Antigamente para tais exigências eram utilizadas ligas de aços inoxidáveis, compostas basicamente por ferro, carbono e cromo, cuja temperatura de trabalho varia entre 450°C e 850°C, pois acima dessa faixa e em ambientes com gases agressivos, mesmo sob baixa pressão, o processo de oxidação é acelerado. Devido ao aumento da temperatura de operação dos equipamentos a utilização desses materiais vem se tornando ineficaz, aumentando ainda mais a busca por “superligas”. A figura abaixo apresenta o esquema do comportamento da resistência especifica em função da temperatura para quatro tipos de ligas metálicas, sendo elas: ligas de Al, ligas de Ti, Aços e superligas à base de níquel, visto que das superligas esta é mais utilizada.

Classificação das superligas: 

Classificação por composição química.

Dentre as diversas classificações da literatura, o conceito mais abrangente para superligas metálicas, geralmente está baseada nos elementos de sua composição química sendo elas divididas em superligas a base de cobalto e a base de níquel e a base de ferro, também chamada de ferro-níquel. A figura abaixo apresenta alguns tipos de superligas baseado em sua composição.

        Classificação por processo de fabricação:

        Fundidas:

        Conformadas:

        Sinterizadas ou metalurgia do pó:

O titânio e suas ligas são materiais de engenharias novos em comparação à outras ligas metálicas, mas apresentam combinações de propriedades extraordinárias. O metal puro tem baixa densidade dentro da classe dos metais, ponto de fusão elevado (1668 ºC), módulo de Young (E) de 107 GPa. Sem outros elementos de liga, é utilizado em protetores de motores a jato, carcaças e fuselagens de aviões e equipamentos resistentes à corrosão na indústria naval e petroquímica. Já suas ligas tem grande resistência (Limite de Resistência à tração podem chegar a 1400 MPa), sendo dúcteis e fáceis de serem usinadas e forjadas.

As ligas de titânio α são frequentemente ligadas com alumínio e estanho, e são usadas em aplicações a altas temperaturas por terem boas características frente à fluência (deformação plástica sob tensão constante em função do tempo). Não são sujeitas a tratamentos térmicos uma vez que a fase α é estável, sendo frequentemente utilizadas no estado recozido ou recristalizado. Resistência e tenacidade são satisfatórias, porém a capacidade de forjamento é inferior à outras ligas de titânio.

Ligas de titânio β apresentam vanádio e molibdênio, possibilitando que a fase β seja retida à temperatura ambiente com taxas de resfriamento rápidas. Suas principais características são: boa forjabilidade e tenacidade à fratura elevada. A liga Ti-10V-2Fe-3Al apresenta LRT de 1223 MPa, sendo utilizada em aplicações que exigem uniformidade das propriedades de tração na superfície e no centro do material, como componentes de alta resistência das fuselagens de aviões.

Ligas Alfa + Beta

Esse tipo de liga de titânio é bastante conformável, além de poder ter sua resistência melhorada por tratamentos térmicos. Contém elementos estabilizadores para ambas as fases, permitindo diversas microestruturas. Além de terem aplicações na indústria aeronáutica, são utilizadas para implantes e próteses de alta resistência, como a liga Ti-6Al-4V.

Exemplos de próteses de titânio para as pernas

A usinagem da liga de titânio é dificultada basicamente devido a sua alta afinidade química e a sua baixa condutividade térmica (7,3 W/m K) gerando alta temperatura. Do calor gerado, cerca de 80% fica retido na ferramenta e 20% no cavaco. O uso de aço rápido, por exemplo, é limitado pela rápida craterização, o torneamento das ligas de Ti, não tem sido melhorado pelo uso de ferramentas de cerâmica devido à alta reatividade química entre o titânio e a cerâmica, sendo ainda o melhor material o metal duro, a usinabilidade de ligas de titânio é insatisfatória comparada aos aços de uso geral e aços inoxidáveis que impõem exigências particulares sobre as ferramentas de corte. O titânio tem condutividade térmica insatisfatória; a resistência é retida a altas temperaturas, o que gera forças de corte altas e calor na aresta de corte. Os cavacos finos, com muita cisalha e tendência a escoriação, criam uma área de contato estreita na face de saída, gerando forças de corte concentradas próximas à aresta de corte. Uma velocidade de corte muito alta produz uma reação química entre o cavaco e o material da ferramenta de corte, o que pode resultar em aumento repentino de lascamentos/quebra de pastilha. Os materiais da ferramenta de corte devem ter boa dureza a quente, baixo teor de cobalto e não reagir com o titânio. Geralmente, é usado o metal duro de finos grãos. Escolha uma geometria positiva/aberta com boa tenacidade da aresta e um revestimento de PVD especifico para esta aplicação.

        Baixo coeficiente de atrito, para reduzir a adesão do material na ferramenta, durante o processo de usinagem e facilidade de escoamento de cavaco.

        Camadas que contenham carbono e silício em sua composição aumentam a temperatura de oxidação do revestimento, que resulta em uma maior proteção das arestas pelo calor gerado durante o processo de usinagem.

        Camadas com tecnologia de nano estrutura e nanocompostas, que conferem ao revestimento, o alto desempenho necessário.

A Platit do Brasil desenvolveu revestimentos de alto desempenho, dedicados para os processos de usinagem superligas e das ligas de titânio, problemas citados durante os processos de usinagem, como desgaste de flanco, craterização, desgaste de entalhe, deformação plástica, entre outros podem ser resolvidos com a aplicação do revestimento ideal, a Platit oferece atualmente no mercado três revestimentos que atendem as demandas desses processos e oferecem desempenho muito superior quando comparado com os revestimentos concorrentes, são eles

        O Fi-ViC é um revestimento diferenciado que possui camadas nano estruturadas e nano compostas, considerado um revestimento de ultima geração, com coeficiente de atrito mínimo e propriedades anti-incrustantes, é a principal opção para a usinagem de superligas e ligas de titânio, por ser um revestimento muito polivalente pode ser usados nos processos de furação, fresamento, torneamento, rosqueamento e alargamento.

        Revestimento de alto desempenho que pode ser usado na maioria dos processos de usinagem dos materiais da classe ISO S, com dureza alta, até 70HRc, sua altíssima resistência a oxidação previne o desgaste abrasivo, podendo ser usado em altíssimas velocidades de corte, é o revestimento preferido dos usuários, quando se trata de aplicações onde as ferramentas de corte são levadas ao limite.

        O Unicut é uma excelente opção para os processos de usinagem de materiais da classe ISO S, com características como baixo coeficiente de atrito, excelente estabilidade química e estrutura nano composta e nano estruturada, faz do Unicut um revestimento que pode ser usado em todas as operações de usinagem, como furação, fresamento, torneamento, rosqueamento entre outros, com desempenho superior.

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